W epoce neolitycznej (młodsza epoka kamienna) pojawiły się narzędzia rolnicze związane z uprawą roli, znajdowane min. nad jez. Ukiel i w Barkwedzie, a ślady najbliższej osady neolitycznej zachowały się w Jarotach. W okresie tym nad górną Łynę dotarła ludność kultury amfor kulistych, a następnie kultury ceramiki sznurowej.
Najstarsza znana osada z terenu Olsztyna pochodzi z epoki brązu (okres IV – VI, ok. 1100–400 p.n.e.). Została odkryta w 1933 w zakolu Łyny, w okolicy zwanej Hermenau, przy budowie osiedla domków przy obecnej ul. Grabowskiego (niem. Germanenring), naprzeciw Szpitala Miejskiego. Stanowisko zostało zbadane archeologicznie przez Leonharda Fromma. Badania wykazały, że grodzisko znajdowało się na wzniesieniu otoczonym z trzech stron wodą i było ogrodzone podwójną palisadą. Jej twórcami była ludność kultury łużyckiej, znanej z osady obronnej w Biskupinie, zwykle utożsamiana z ludami iliryjskimi. Z tej samej epoki pochodzą ślady osadnictwa odkryte nad jeziorem Długim, w Lesie Miejskim, Dajtkach, Pozortach i Brzezinach.
W epoce brązu Warmia i Mazury znajdują się również w obszarze oddziaływania kultury kurhanów zachodniobałtyjskich utożsamianej już z Prabałtami. Kilka takich kurhanów znajdowało się w okolicach Olsztyna.